热致变色

热致变色是物质随温度变化而改变颜色的特性。 情绪环是这种现象的一个很好的例子，但热致变色也有更实际的用途，例如婴儿奶瓶在冷却到可以饮用时会变成不同的颜色，或者当水达到或接近沸点时会改变颜色的水壶。 热致变色是色差的几种类型之一。

两种常见的方法是基于液晶和无色染料。 液晶用于精密应用，因为它们的响应可以设计为精确的温度，但它们的颜色范围受其工作原理的限制。 隐色染料允许使用更广泛的颜色，但它们的响应温度更难以准确设置。

一些液晶能够在不同的温度下显示不同的颜色。 这种变化取决于材料晶体结构对某些波长的选择性反射，因为它在低温晶相之间通过各向异性手性或扭曲向列相转变为高温各向同性液相。 只有向列中间相具有热致变色特性； 这限制了材料的有效温度范围。

扭曲的向列相使分子定向成层，方向有规律地变化，这使它们具有周期性的间距。 穿过晶体的光在这些层上发生布拉格衍射，具有xxx相长干涉的波长被反射回来，这被视为光谱颜色。 晶体温度的变化会导致层间间距的变化，从而导致反射波长的变化。 因此，热致变色液晶的颜色可以连续变化，从非反射（黑色）到光谱颜色再到黑色，具体取决于温度。 通常，高温状态会反射蓝紫色，而低温状态会反射红橙色。 由于蓝色的波长比红色短，这表明层间距的距离通过液晶状态的加热而减小。

一些这样的材料是胆固醇壬酸酯或氰基联苯。

具有 3–5 °C 温度跨度和约 17–23 °C 至约 37–40 °C 范围的混合物可以由不同比例的胆固醇油基碳酸酯、胆固醇壬酸酯和胆固醇苯甲酸酯组成。 例如，65:25:10 的质量比产生 17–23°C 的范围，30:60:10 的质量比产生 37–40°C 的范围。

用于染料和墨水的液晶通常以悬浮液的形式被微囊化。

液晶用于必须准确定义颜色变化的应用。 它们可用于房间、冰箱、水族馆和医疗用途的温度计，以及罐中丙烷液位的指示器。 热致变色液晶的一个流行应用是心情戒指。

液晶很难加工，需要专门的印刷设备。 材料本身通常也比替代技术更昂贵。 高温、紫外线辐射、某些化学品和/或溶剂对其使用寿命有负面影响。

热致变色染料基于隐色染料与其他合适化学物质的混合物，显示出取决于温度的颜色变化（通常在无色隐色形式和有色形式之间）。 染料很少直接涂在材料上； 它们通常以微胶囊的形式存在，混合物密封在里面。 一个说明性的例子是 Hypercolor 时尚，其中将含有结晶紫内酯、弱酸和溶解在十二烷醇中的可离解盐的微胶囊应用于织物； 当溶剂为固体时，染料以内酯隐色形式存在，而当溶剂熔化时，盐解离，微胶囊内的pH值降低，染料质子化，内酯环打开，吸收光谱发生剧烈偏移，因此 它变成深紫色。 在这种情况下，明显的热致变色实际上是光致变色。

最常用的染料是螺内酯、荧烷、螺吡喃和萤酸染料。 这些酸包括双酚 A、对羟基苯甲酸酯、1,2,3-三唑衍生物和 4-羟基香豆素，并作为质子供体，在隐色形式和质子化有色形式之间改变染料分子； 更强的酸会使这种变化不可逆转。

无色染料的温度响应不如液晶准确。 它们适用于大致温度的一般指示器（太冷、太热、大约 OK）或各种新奇物品。 它们通常与一些其他颜料结合使用，在基础颜料的颜色和颜料与隐色染料的非隐色形式的颜色结合的颜色之间产生颜色变化。